CN110307117A - 一种后掠角可调的前掠与后掠复合式水平轴风力机叶片 - Google Patents
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Abstract
一种后掠角可调的前掠与后掠复合式水平轴风力机叶片，包括静叶片和动叶片，静叶片作为叶根部分，动叶片作为叶尖部分，动叶片下端与静叶片上端相铰接，由静叶片和动叶片共同构成完整叶片；静叶片设有前掠角，且静叶片的前掠角为固定值；动叶片设有后掠角，且动叶片的后掠角可动态调整；动叶片与静叶片的铰接点处设有一根销轴，销轴与动叶片之间通过平键进行固定连接，静叶片与销轴之间为转动连接；动叶片的下端采用空心结构，在动叶片下端的空腔内设置有齿轮，齿轮通过平键固定套装在销轴上；在静叶片的上端开设有动力机构安装槽，在动力机构安装槽内部固装有直线电机，直线电机的电机轴上固连有一根直齿条，直齿条与齿轮相啮合。
Description
技术领域
本发明属于风力发电技术领域，特别是涉及一种后掠角可调的前掠与后掠复合式水平轴风力机叶片。
背景技术
目前，水平轴风力机叶片的阻力来源有两个，一个是气流与叶片表面摩擦所产生的剪应力，另一个是叶片表面因非对称压强分布所产生的压差阻力，在实际中，由于边界层的作用会使叶片后部的压力比无粘流时要小，因此形成压差阻力，而当流动发生分离时，分离区速度很小，从分离点开始压力基本不变，分离将在叶片后部形成分离区和尾流，并将导致很强的压差阻力。
因此，为了使阻力减小，则应该把边界层的发展控制在最小的限度内，并设法防止发生分离，而将叶片单独设计成前掠式或后掠式，在一定程度上确实可以使叶片产生不同的气动特性，但前掠式叶片和后掠式叶片也各有优劣，对于叶片的风能利用效率提升程度也比较有限。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种后掠角可调的前掠与后掠复合式水平轴风力机叶片，首次将前掠设计和后掠设计复合到同一叶片之上，与传统的单一前掠式叶片和单一后掠式叶片相比，实现了取长补短，使叶片的风能利用效率得到进一步提升。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种后掠角可调的前掠与后掠复合式水平轴风力机叶片，包括静叶片和动叶片，所述静叶片作为叶根部分，所述动叶片作为叶尖部分，动叶片下端与静叶片上端相铰接，由静叶片和动叶片共同构成完整叶片；所述静叶片设有前掠角，且静叶片的前掠角为固定值；所述动叶片设有后掠角，且动叶片的后掠角可动态调整。
所述动叶片与静叶片的铰接点处设有一根销轴，销轴与动叶片之间通过平键进行固定连接，所述静叶片与销轴之间为转动连接；所述动叶片的下端采用空心结构，在动叶片下端的空腔内设置有齿轮，齿轮通过平键固定套装在销轴上；在所述静叶片的上端开设有动力机构安装槽，在动力机构安装槽内部固装有直线电机，直线电机的电机轴上固连有一根直齿条，直齿条与齿轮相啮合。
所述静叶片的前掠角的角度设定范围为7°～9°。
所述动叶片的后掠角的角度调整范围为0°～30°。
所述静叶片的展长为完整叶片展长的20％～80％。
所述动叶片的展长为完整叶片展长的20％～80％。
本发明的有益效果：
本发明的后掠角可调的前掠与后掠复合式水平轴风力机叶片，首次将前掠设计和后掠设计复合到同一叶片之上，与传统的单一前掠式叶片和单一后掠式叶片相比，实现了取长补短，使叶片的风能利用效率得到进一步提升。
附图说明
图1为本发明的一种后掠角可调的前掠与后掠复合式水平轴风力机叶片(动叶片调整后掠角前)的结构示意图；
图2为本发明的一种后掠角可调的前掠与后掠复合式水平轴风力机叶片(动叶片调整后掠角后)的结构示意图；
图3为图1中A-A剖视图；
图中，1—静叶片，2—动叶片，3—销轴，4—平键，5—齿轮，6—动力机构安装槽，7—直线电机，8—直齿条。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1～3所示，一种后掠角可调的前掠与后掠复合式水平轴风力机叶片，包括静叶片1和动叶片2，所述静叶片1作为叶根部分，所述动叶片2作为叶尖部分，动叶片2下端与静叶片1上端相铰接，由静叶片1和动叶片2共同构成完整叶片；所述静叶片1设有前掠角，且静叶片1的前掠角为固定值；所述动叶片2设有后掠角，且动叶片2的后掠角可动态调整。
所述动叶片2与静叶片1的铰接点处设有一根销轴3，销轴3与动叶片2之间通过平键4进行固定连接，所述静叶片1与销轴3之间为转动连接；所述动叶片2的下端采用空心结构，在动叶片2下端的空腔内设置有齿轮5，齿轮5通过平键4固定套装在销轴3上；在所述静叶片1的上端开设有动力机构安装槽6，在动力机构安装槽6内部固装有直线电机7，直线电机7的电机轴上固连有一根直齿条8，直齿条8与齿轮5相啮合。
所述静叶片1的前掠角的角度设定范围为8°。
所述动叶片2的后掠角的角度调整范围为0°～30°。
所述静叶片1的展长为完整叶片展长的50％。
所述动叶片2的展长为完整叶片展长的50％。
下面结合附图说明本发明的一次动作过程：
在初始状态下，动叶片2的后掠角为0度，此时风力机叶轮的旋转直径最大，且叶片的扫掠面积也最大，在此状态下风力机叶轮的启动性能最佳。当风力机启动后，叶轮的转动速度逐渐提高，此时叶片与气流的合速度也会随着转速发生变化，为了保证合适的气流进气角，通过直线电机7驱动直齿条8移动，进而带动与之啮合的齿轮5转动，以实现动叶片2后掠角的改变，从而吸收更多的风能，保证了风能的充分利用。
通过查取翼型手册，选取叶片翼型为对称翼型NACA0018，按照选取的翼型制作三组叶片，第一组叶片为传统的单一前掠式叶片，第二组为传统的单一后掠式叶片，第三组为本发明的后掠角可调的前掠与后掠复合式叶片；三组叶片均为木质结构，叶片弦长为100mm，叶片展长为400mm；每组内的叶片数量均为三个。
分别将三组叶片组装到水平轴风力试验机上，先对安装有传统的单一前掠式叶片的水平轴风力试验机进行试验。在试验过程中，传统的单一前掠式叶片进行工作时，因其具有较小的尖速比，因此其在控制展向流动方面具有优势，而在叶轮转动过程中，会导致叶片与气流的合速度难以有效提高，进而导致在提高风能利用率方面受限。
再将安装有传统的单一后掠式叶片的水平轴风力试验机进行试验。在试验过程中，传统的单一前掠式叶片进行工作时，因其具有较大的尖速比，叶片与气流的合速度可以较高，但会牺牲风力机的启动性能，从综合风能利用率来看，其依然不高。
接下来，对安装有本发明叶片的水平轴风力试验机进行试验。在试验过程中，本发明的叶片工作时，且在风机启动前，先控制动叶片2的后掠角处于0度位置，此时风力机叶轮的旋转直径最大，且叶片的扫掠面积也最大，在此状态下风力机叶轮的启动性能最佳，当风力机启动后，随着叶轮的转动速度的逐渐提高，叶片与气流的合速度也会随着转速发生变化，此时通过直线电机7驱动直齿条8移动，并带动与之啮合的齿轮5转动，进而带动动叶片2转动，从而实现动叶片2后掠角的改变，始终保证气流进气角度处于最优状态，最终使风能利用率得到有效提高，保证了风能的充分利用。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。
Claims (6)
1.一种后掠角可调的前掠与后掠复合式水平轴风力机叶片，其特征在于：包括静叶片和动叶片，所述静叶片作为叶根部分，所述动叶片作为叶尖部分，动叶片下端与静叶片上端相铰接，由静叶片和动叶片共同构成完整叶片；所述静叶片设有前掠角，且静叶片的前掠角为固定值；所述动叶片设有后掠角，且动叶片的后掠角可动态调整。
2.根据权利要求1所述的一种后掠角可调的前掠与后掠复合式水平轴风力机叶片，其特征在于：所述动叶片与静叶片的铰接点处设有一根销轴，销轴与动叶片之间通过平键进行固定连接，所述静叶片与销轴之间为转动连接；所述动叶片的下端采用空心结构，在动叶片下端的空腔内设置有齿轮，齿轮通过平键固定套装在销轴上；在所述静叶片的上端开设有动力机构安装槽，在动力机构安装槽内部固装有直线电机，直线电机的电机轴上固连有一根直齿条，直齿条与齿轮相啮合。
3.根据权利要求1所述的一种后掠角可调的前掠与后掠复合式水平轴风力机叶片，其特征在于：所述静叶片的前掠角的角度设定范围为7°～9°。
4.根据权利要求1所述的一种后掠角可调的前掠与后掠复合式水平轴风力机叶片，其特征在于：所述动叶片的后掠角的角度调整范围为0°～30°。
5.根据权利要求1所述的一种后掠角可调的前掠与后掠复合式水平轴风力机叶片，其特征在于：所述静叶片的展长为完整叶片展长的20％～80％。
6.根据权利要求1所述的一种后掠角可调的前掠与后掠复合式水平轴风力机叶片，其特征在于：所述动叶片的展长为完整叶片展长的20％～80％。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11988187B1 (en) | 2023-07-13 | 2024-05-21 | United Arab Emirates University | Wind turbine blade with self-adaptive tip-sweep |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110176926A1 (en) * | 2008-09-19 | 2011-07-21 | Cortenergy Bv | Wind turbine with low induction tips |
| CN203175623U (zh) * | 2013-03-28 | 2013-09-04 | 国电联合动力技术有限公司 | 一种后掠式风机叶片 |
| CN108331712A (zh) * | 2018-02-27 | 2018-07-27 | 青岛华创风能有限公司 | 一种可降噪声的风电叶片 |
| CN207960833U (zh) * | 2018-02-27 | 2018-10-12 | 青岛华创风能有限公司 | 一种低气动噪声风电机组 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110176926A1 (en) * | 2008-09-19 | 2011-07-21 | Cortenergy Bv | Wind turbine with low induction tips |
| CN203175623U (zh) * | 2013-03-28 | 2013-09-04 | 国电联合动力技术有限公司 | 一种后掠式风机叶片 |
| CN108331712A (zh) * | 2018-02-27 | 2018-07-27 | 青岛华创风能有限公司 | 一种可降噪声的风电叶片 |
| CN207960833U (zh) * | 2018-02-27 | 2018-10-12 | 青岛华创风能有限公司 | 一种低气动噪声风电机组 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11988187B1 (en) | 2023-07-13 | 2024-05-21 | United Arab Emirates University | Wind turbine blade with self-adaptive tip-sweep |
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